DE19637241A1 - Träger für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Träger für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Träger für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen zur Anbindung von Bauteilen, wie z. B. von Lenkern für eine Radaufhängung oder von einer Achse oder von einem Motor, Schweißmuttern an dem Träger befestigt sind. Zur Verstei­ fung können in einem Hohlraum des Trägers in der Nähe der Schweißmutter Ver­ steifungs- oder Schottbleche angeordnet sein. Die Befestigung der Schweiß­ muttern und Schottbleche erfolgt in der Regel über ein Schmelzschweißverfahren. Dies hat den Nachteil, daß durch die Schweißwärme das Gefüge des Trägerwerk­ stoffes verändert wird, so daß es zu einer Festigkeitsminderung kommt. Diese Min­ derung wird beispielsweise durch einen höheren Materialeinsatz oder durch die Anordnung zusätzlicher Bleche ausgeglichen. Dadurch kommt es zu einer Ge­ wichtserhöhung. Ein Steifigkeitsproblem ergibt sich bei dieser Bauweise dann, wenn die Momente und Kräfte über die Blechfelder laufen und die Blechfelder zu schwingen und beulen beginnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, der leicht baut und eine hohe Steifigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Träger gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Träger werden die herkömmlichen Schweißmuttern durch einen Kraftaufnahme-Knoten oder durch ein Profil ersetzt wobei sich der Knoten oder das Profil über separate Verbindungsbleche mit großflächigen Ab­ schnitten oder Flanschen, insbesondere Schott- oder Versteifungsbleche, an den Innenwänden des Trägers abstützt, wodurch Blechfeldschwingungen unterdrückt werden.

Die Verbindung zwischen dem Kraftaufnahme-Knoten und den Verbindungsble­ chen und der Verbindungsbleche mit den Innenwänden des Trägers erfolgt über Kaltfügeverfahren, insbesondere durch Kleben und Stanznieten. Durch die An­ wendung eines Kaltfügeverfahrens bleibt vorteilhafterweise die Festigkeit des ver­ wendeten Werkstoffes erhalten. Durch die steife Ausbildung des Kraftaufnahme-Knotens und durch die großflächige Anbindung der Verbindungsbleche an dem Träger können große Kräfte und Momente, die von einem an dem Kraftaufnahme-Knoten befestigten Fahrzeug-Bauteil eingeleitet werden, direkt an die Wände des Trägers weitergeleitet werden. Da diese Kräfte und Momente nicht über Blechfel­ der laufen, sondern über den Kraftaufnahme-Knoten, wird ein Beulen und ein Schwingen der entsprechenden Seitenwandflächen des Trägers vermieden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kraftaufnahme-Knoten als ein Strangprofil, insbesondere als ein Strangpreßprofil, ausgebildet. Der Träger weist vorteilhafterweise eine Schale oder ein Profil auf, das zum Einführen des Kraftauf­ nahme-Knotens zumindest am Kraftaufnahmeort offen ist.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hat die Schale oder das Profil des Trägers einen U- oder hutförmigen Querschnitt. Die gegenüberliegenden Seiten­ wände des Trägers sind vorteilhafterweise schräg nach außen geneigt. Dadurch ist in der Einführrichtung des Profils oder des Kraftaufnahme-Knotens in einfacher Weise eine Lagefixierung möglich.

Durch die separate Ausbildung eines Kraftaufnahme-Knotens mit daran zu befesti­ genden separaten Verbindungsblechen ist ein Toleranzausgleich in allen Richtun­ gen in der vorgesehenen Position möglich. Vorteilhafterweise werden zunächst die Verbindungsbleche und der Kraftaufnahme-Knoten in die Schale oder in das Profil des Trägers eingelegt. Anschließend werden die Schottbleche in der zur Längsrich­ tung des Trägers vertikalen Ebene in der richtigen Lage an dem Kraftaufnahme-Knoten fixiert. Durch die Verschiebbarkeit des Kraftaufnahme-Knotens mit den daran befestigten Verbindungsblechen ist ein weiterer Toleranzausgleich in der Längsrichtung des Trägers möglich.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftaufnahme-Knotens vor der Be­ festigung der Verbindungsbleche an dem Kraftaufnahme-Knoten,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Trägers in Schalenbauweise,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des in dem Träger der Fig. 2 befestigten Kraftaufnahme-Knotens der Fig. 1 vor der Befestigung einer weiteren, obe­ ren Schale des Trägers,

Fig. 4 eine schematische Darstellung in einer Ansicht von oben der nur lose in den offenen Abschnitt oder in die Schale des Trägers eingelegten Verbindungs­ bleche und des dazugehörigen Kraftaufnahme-Knotens,

Fig. 5 eine mit der Fig. 4 übereinstimmende Darstellung, mit dem Unterschied, daß die Verbindungsbleche an dem Kraftaufnahme-Knoten lagerichtig be­ festigt sind und

Fig. 6 eine mit den Fig. 4 und 5 übereinstimmende schematische Darstellung, wo­ bei im Unterschied zur Darstellung der Fig. 5 nunmehr auch die Verbin­ dungsbleche an den Seitenwänden des Trägers befestigt sind.

Die Fig. 1 zeigt einen Kraftaufnahme-Knoten 1, der in der gezeigten Ausführungs­ form als ein Strangpreßprofil aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ausgebildet ist. Die Krafteinleitung durch ein nicht dargestelltes Fahrzeug-Bauteil erfolgt über einen Kern 2, der in der vorliegenden Ausführungsform als ein rohr­ förmiges oder zylindrisches Bauteil ausgebildet ist, das eine Aufnahmeöffnung 3 aufweist. An einer Außenwand 4 des Kerns 2 sind in der gezeigten Ausführungs­ form vier Stege 5, 6, 7 und 8 einstückig angebunden. Die Stege 5 und 7 sowie 6 und 8 fluchten in der gezeigten Ausführungsform miteinander, so daß der Verlauf der Stege 5 bis 8 in der Draufsicht ein Kreuz 9 bildet, wie dies beispielsweise in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist. Die Stege 6 und 7 bzw. 5 und 8 sind an ihren dem Kern 2 abgewandten Enden 10 und 11 bzw. 12 und 13 einstückig mit einem rechteck­ förmigen, ebenen Abschnitt 14 bzw. 15 verbunden. Wie insbesondere aus den Fig. 4 bis 6 hervorgeht, verlaufen die Abschnitte 14, 15 in der gezeigten Ausführungs­ form parallel zueinander. Die Enden 12 und 13 der Stege 5 und 8 bilden in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform Abschlußkanten 16, 17 mit dem ebenen Abschnitt 15. Im Unterschied dazu weist der ebene Abschnitt 14 über die Ver­ bindungsstellen der Stege 6 und 7 mit dem Abschnitt 14 hinausragende Flansche oder Flächen 18 und 19 auf. Durch die Verbindung der Stege 6, 7 mit dem Ab­ schnitt 14 bzw. der Stege 5, 8 mit dem Abschnitt 15 sowie jeweils mit dem Kern 2 werden Hohlprofile 20, 21 gebildet. Der in der Fig. 1 dargestellte Kraftaufnahme-Knoten 1 ist in einem einzigen Herstellungsvorgang aus einem Strangprofil her­ stellbar.

Gegenüber den ebenen Abschnitten 14 und 15 des Kraftaufnahme-Knotens 1 sind in der Fig. 1 Verbindungsbleche 22, 23 dargestellt. Die Verbindungsbleche 22 und 23 weisen jeweils eine Verbindungsfläche 24, 25 auf, an denen die ebenen Ab­ schnitte 14 und 15 des Kraftaufnahme-Knotens 1 befestigt werden. Die Größe und Form der Verbindungsflächen 24, 25 unterscheidet sich von der Größe und Form der ebenen Abschnitte 14, 15 des Kraftaufnahme-Knotens 1 in der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in der Weise, daß die Abschnitte 14, 15 rechteck­ förmig und kleiner als die Verbindungsflächen 24, 25 sind, deren äußere Abmes­ sungen der Form des Querschnittes des in der Fig. 2 dargestellten Trägers 26 an der vorgesehenen Lage für den Kraftaufnahme-Knoten 1 angepaßt sind. Die Ver­ bindung der Verbindungsflächen 24, 25 mit den Seitenwänden 27, 28 und einem Boden 29 des Trägers 26 erfolgt in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch Flansche 30, deren dem Träger 26 zugewandten Oberflächen parallel zu der entsprechenden Oberfläche des Trägers 26 ausgerichtet sind. Darüber hinaus können an den Verbindungsblechen 22, 23 zusätzliche Flächen für andere Zwecke, beispielsweise zur Befestigung einer weiteren Schale 31 des Trägers 26, vorgesehen sein.

Die Fig. 3 zeigt den in einer unteren Schale 32 des Trägers 26 über die Verbin­ dungsbleche 22, 23 befestigten Kraftaufnahme-Knoten 1 vor der Befestigung der oberen Schale 31. Die Befestigung der einzelnen Bauteile 1, 22, 23, 26, 31, 32 miteinander, erfolgt vorzugsweise durch die Verwendung eines hochfesten Kleb­ stoffes, der vorzugsweise auf Epoxidbasis hergestellt ist und der auswasch- und temperaturbeständig ist. Zusätzlich oder alternativ kann als weiteres Kaltfügever­ fahren die Verbindung der genannten Bauteile durch Nieten, wie beispielsweise durch Stanznieten, erfolgen.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen schematisch eine mögliche Fixierfolge der Verbin­ dungsbleche 22, 23 mit dem Kraftaufnahme-Knoten 1 und dem Träger 26, durch die ein Toleranzausgleich in allen Richtungen bzw. Ebenen möglich ist. Entspre­ chend der Fig. 4 werden in einem ersten Montageschritt der Kraftaufnahme-Knoten 1 und die Verbindungsbleche 22, 23 in eine Schale 32 des Trägers 26 an dem vor­ gesehenen Montageort eingelegt.

In der Fig. 5 wird der Kraftaufnahme-Knoten 1 über ein Kaltfügeverfahren an den Verbindungsflächen 24, 25 der Verbindungsbleche 22, 23 fixiert, wie dies symbo­ lisch in der Fig. 5 durch jeweils eine durchgezogene Linie 33 gekennzeichnet ist.

In der Fig. 6 sind zusätzlich die Flansche 30 der Verbindungsbleche 22, 23 an den Seitenwänden 27, 28 und ggf. am Boden 29 befestigt, wie dies symbolisch durch eine Linie 34 in der Fig. 6 dargestellt ist. Wenn die eingelegten Verbindungsbleche 22, 23 mit dem daran fixierten Kraftaufnahme-Knoten 1 an der Schale 32 des Trä­ gers 26 befestigt sind, dann ergibt sich durch diese Verbindung ein steifer Ver­ bund.

Unterhalb der Fig. 4 ist über ein um 90° geklapptes Pfeilsymbol 35 der Toleranz­ ausgleich zwischen den Verbindungsblechen 22, 23 und dem Kraftaufnahme-Knoten 1 in der Ebene der Einführrichtung angedeutet. Durch den Doppelpfeil 36 ist in der Fig. 5 ein Toleranzausgleich in Längsrichtung des Trägers 26 gekenn­ zeichnet.

Claims (6)

1. Träger für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Anbindungsstelle für ein Kraftfahrzeugbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (26) zumindest im Bereich der Anbindungsstelle einen offenen Abschnitt aufweist, in den ein Kraftauf­ nahme-Knoten (1) einsetzbar und befestigbar ist, daß der Kraftaufnahme-Knoten (1) eine als Kern (2) ausgebildete Anbindungsstelle für das Kraft­ fahrzeug-Bauteil aufweist, daß sich von dem Kern (2) Stege (5, 6, 7, 8) zu mindestens zwei als Kraftverteilungsflächen dienenden Abschnitten (14, 15) erstrecken, daß an den Abschnitten (14, 15) Verbindungsbleche (22, 23) mit Flanschen (30) befestigt sind und daß die Flansche (30) an den entspre­ chenden Wänden (27, 28, 29) des Trägers (26) anliegen und dort befestigt sind.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Kraftaufnahme-Knotens (1) mit den Verbindungsblechen (22, 23) und der Verbindungsbleche (22, 23) mit dem Träger (26) durch ein Kaltfügeverfahren erfolgt.

3. Träger nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltfügeverfahren ein Kleb- und/oder ein Nietverfahren ist.

4. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (5, 6, 7, 8) diagonal verlaufende Stegwände bilden, die in Richtung zu den Abschnitten (14, 15) des Kraft­ aufnahme-Knotens (1) verlaufen.

5. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnahme-Knoten (1) ein Strang­ profil oder ein Strangpreßprofil ist.

6. Träger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnahme-Knoten (1) aus Leichtme­ tall hergestellt ist.